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地球自转周期

作者:高龙一
2020-02-22
信息

一、地球自转周期是多少

地球自转的周期 笼统地说地球自转的周期是1日。

地球自转周期的度量,需要在地外的天空找一个超然于地球自转的参考点。按参考点的不同,天文上的日的长度有三种,它们是恒星日、太阳日和太阴日,分别以春分点、太阳和月球为参考点。

通常所说的1日(一昼夜)是指太阳日。 天球周日运动是地球自转的反映。

因此,地球自转周期可以从天体周日运动的周期来测定。恒星日是指同一恒星连续两次在同地中天的周期。

同理,太阳日就是太阳连续两次在同地中天所需的时间;太阴日则是月球连续两次在同地中天所经历的时间。 以上三个周期中,只有恒星日是地球自转的真正周期,即地球自转360°所经历的时间,因为恒星通常被视为天球上的定点。

应当指出,天文上用来定义恒星日的,不是具体的某个恒星,而是春分点。这是由于恒星日是同恒星时相联系的,而恒星时是以春分点作为量时天体的。

恒星时就是春分点的时角。为了同这些情况相适应,用来定义恒星日的只能是春分点。

如考虑到地轴进动或春分点西退,那么,恒星日与地球自转周期,也还存在细微的差别。 同恒星相比较,太阳和月球都不是天球上的定点。

它们除了参与天球周日运动(向西)外,还有各自的巡天运动(向东),因而太阳日和太阴日都不是地球自转的真正周期。太阳和月球在天球上向东运行,意味着它们的赤经持续递增(赤经向东度量)。

我们在讲述第二赤道坐标系时曾着重指出,天体中天时刻按其赤经次序而定。 赤经增大,中天时刻就推迟到来,使连续两次中天的时间间隔增长。

因此,太阳日和太阴日都要长于恒星日。 太阳日和太阴日之间的互不相同,是因为二者具有不同的速度。

太阳周年运动是地球公转的反映,其速度是每太阳日约59′;月球的巡天运动是它本身绕转地球,其速度是每太阴日 13°38′(或每太阳日 13°10′)。 在1个太阳日期间,地球自转不是真正的一周,而是360°59′;在1个大阴日期间,地球自转不是360°,而是373°38′。

如果以恒星日的长度来分24小时(恒星小时),那么,太阳日的长度是24时04分,太阴日长度是24时54分。但在日常生活中,人们总是以24小时表示太阳日的长度,在这种情形下,恒星日长度为23时56分;太阴日长度则为24时50分。

地球自转周期的变化 [ 作者:测量办公室 转贴自:本站原创 点击数:148 更新时间:2005-8-19 文章录入:Admin ] 【字体: 】 地球不停地绕着自转轴由西向东旋转,平均角速度为每秒7。 292II5*10-5弧度,在地球赤道上的线速度为465米每秒。

天体东升西落的现象就是地球自转的反映。地球自转一周,相当于太阳从东升起、落下,再升起的一周,也是我们日常的一天。

20世纪后,人们发现地球自转是不均匀的,每天的长短有微小的不同。 地球自转周期主要有三种变化:长期变慢、不规则变化和周期变化。

地球自转周期的长期变慢,使日长在一个世纪内约增长0。0016秒,地球自转的长期减慢,可以通过对月球、太阳和行星的观测资料以及古代日食、月食资料的分析加以确认。

引起地球自转长期变慢的主要原因是海水潮汐的摩擦阻力。 另外,地球半径的胀缩,地核增生,地核与地慢之间的耦合也会引起地球自转的长期变化。

地球自转速度不规则变化的原因是地球内部物质的移动,地慢与地核之间的角动量变换或海平面的变化等因素。一年内最长一天与最短一天相差可达到1.5秒。

周期性变化又称为季节性变化。 原因是地球大气中的气团随着季节而移动,使地球自转速度产生周期性变化。

这种变化包含有一年、半年、一月、半月等周期。年周期中,春天变慢,秋天变快。

二、地球自转的周期是多久

如果说线速度呢,不同纬度的地方速度不一样。

如果你说的是地球表面赤道线上自转的线速度呢,那就应该是大约1700KM/H; 如果你说的是其他纬度的线速度的话,那就是每个地方的纬线周长除以24小时; 如果你你说的是角速度的话呢,那就应该是360度/24H=15度/H=0.0042度/S,或者为0.000694r/min 地球绕自转轴自西向东的转动。地球自转是地球的一种重要运动形式,自转的平均角速度为 7.292*10-5弧度/秒,在地球赤道上的自转线速度为 465米/秒。

一般而言,地球的自转是均匀的。但精密的天文观测表明,地球自转存在着3种不同的变化。

自转速度的变化 20世纪初以后,天文学的一项重要发现是,确认地球自转速度是不均匀的。人们已经发现的地球自转速度有以下3种变化:① 长期减慢。

这种变化使日的长度在一个世纪内大约增长1~2毫秒,使以地球自转周期为基准所计量的时间,2000 年来累计慢了2个多小时。引起地球自转长期减慢的原因主要是潮汐摩擦。

②周期性变化。20世纪50年代从天文测时的分析发现,地球自转速度有季节性的周期变化,春天变慢,秋天变快,此外还有半年周期的变化。

周年变化的振幅约为20~25毫秒,主要是由风的季节性变化引起的。③不规则变化。

地球自转还存在着时快时慢的不规则变化。其原因尚待进一步分析研究。

地球自转轴对于地球本体的运动 地球自转轴在地球本体上的位置是经常在变动的,这种变动称为地极移动,简称极移。1765年L.欧拉证明,如果没有外力的作用,刚体地球的自转轴将围绕形状轴作自由摆动 , 周期为 305 恒星日 。

1888年人们才从纬度变化的观测中证实了极移的存在。1891年美国的S.C.张德勒进一步指出,极移包括两种主要周期成分:一种是周期约14个月的自由摆动,又称张德勒摆动;另一种是周期为12个月的受迫摆动。

实际观测到的张德勒摆动就是欧拉所预言的自由摆动 。但因地球不是一个绝对刚体,所以张德勒摆动的周期比欧拉所预言的周期约长40%。

张德勒摆动的振幅大约在0.06〃~0.25〃之间缓慢变化 ,其周期的变化范围约为410~440天。极移的另一种主要成分是周年受迫摆动,其振幅约为0.09〃,相对来说比较稳定,主要由于大气和两极冰雪的季节性变化所引起。

将极移中的周期成分除去以后,可以得到长期极移。长期极移的平均速度约为0.003〃/年,方向大致在西经70°左右。

地球自转轴在空间的运动 地球的极半径约比赤道半径短1/300,同时地球自转的赤道面、地球绕太阳公转的黄道面和月球绕地球公转的白道面 , 这三者并不在 一个平面内。由于这些因素,在月球、太阳和行星的引力作用下,使地球自转轴在空间产生了复杂的运动。

这种运动通常称为岁差和章动。岁差运动表现为地球自转轴围绕黄道轴旋转,在空间描绘出一个圆锥面,绕行一周约需 2.6万年。

章动是叠加在岁差运动上的许多复杂的周期运动。

三、地球自转的周期在逐渐的变长还是变短

现在地球公转一周称一年,有365日5小时48分46秒;一天有23小时56分4.1秒;月球绕地球一周称一月为27日7小时43分11.47秒.假如没有其他的作用力影响地球,那么这些数字永远也不会改变.然而大量的事实已经证明,地球自转的周期在经常不断地变化着. 通过数珊瑚壳上长出的碳酸钙条带人们会知道:在5.7亿年以前的寒武纪,即最古老的化石时代,地球一昼夜只有20.47小时,每年有428天;在5亿年前的奥陶纪早期,每天有21.4小时,每年有409天;在3.7亿年前的泥盆纪中期,地球上的一年有398天左右,每天有22小时;而在3.2亿年前的石炭纪,每年只有387天.由这些观察到的数据,我们可估计出地球的自转周期每一百年约增加0.00164秒,即每10万年增加1.64秒. 那么是什么力量在改变着地球自转的速度呢? 我们都玩过陀螺,假如开始顺向转着的时候,用绳子再顺向抽打它一下,它就转得更快了;若反向抽一下,它就转得慢了.地球也是这样,它自西向东自转着,当有一个力也是自西向东推它一下,它就转得更快了;当有一个力是自东向西反推它,它就转得慢了.那么这是个什么力在推着地球,改变着地球的自转周期呢?这个力就是月球和太阳对地球的引潮力. 潮汐,主要是由月球和太阳对地球各部分的引力大小不等引起的.引潮力的大小与天体的质量成正比,而与天体离开地球的距离的平方成反比.因为月球比太阳离地球的距离近得多,所以月球的引潮力是太阳的2.17倍. 在月球、太阳引力作用下,无论在海洋、大气还是地球的固体地壳上,都会引起潮汐.随着地球的自西向东自转,月球和太阳东升西落,潮汐隆起部位也必定是自东向西地运转,这恰好与地球自转方向相反.于是海水依次扫过较浅的海底;岩层也会在它们上升或下陷时彼此发生挤擦;大气也必然要与地表产生摩擦,大陆逐渐向西漂移.就是这些极其微弱的摩擦力消耗着地球的转动能,对地球起着制动作用,从而使地球的自转速度逐渐减慢,自转周期逐渐变长. 但是,地球和月球之间是一个能量守恒系统.地球自转速度的减慢,必然导致地球和月球距离的逐渐增大,以达到新的平衡,据估计,月球以大约每年一米的速度渐渐远离地球,阴历每月的天数也随之增加.人们观测鹦鹉贝化石螺纹的数目,已经知道,在4亿年前每月只有9天,1.5亿年前为17天,7000万年前为22天,3000万年前为25天.当有朝一日地球和月球各自的自转周期等于公转周期,即一天等于一个月时,月球的潮汐作用就停止了.但太阳的潮汐作用仍然存在.因为太阳潮也是自东向西传播的,所以地球自转周期仍将继续增大,到那时,地球上的一昼夜将长于一月.但是,此时月球的潮汐作用又将“复活”,但显然这时的月球是自西向东作周日视运动的,因此潮汐的运转方向与地球自转方向保持一致,从而又使得地球自转变快,自转周期变短,月地距离也随之缩小.如此周而复始,造成地球自转速度永无休止地变化.。

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